CN111668424A - 一种动力电池防爆阀及动力电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池防爆阀及动力电池，属于动力电池技术领域。所述动力电池防爆阀，包括腔体基座、天盖和活塞杆，其中，腔体基座通孔上开设有通孔；天盖与腔体基座连接，天盖设有一端具有开口的气室腔，且气室腔的开口朝向通孔，天盖上开设有与通孔连通的排气口；活塞杆滑动密封设置在通孔内并能密封阻隔通孔的两端开口，且一端滑动设置在气室腔内并与气室腔密封连接形成第一气室；活塞杆朝向天盖滑动，能使通孔的两端的开口连通，活塞杆远离天盖滑动，能使通孔的两端的开口阻隔。所述动力电池包括上述动力电池防爆阀。本发明的动力电池防爆阀及动力电池，结构简单，动力电池防爆阀的可循环使用，降低了制作成本。

Description

一种动力电池防爆阀及动力电池

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池防爆阀及动力电池。

背景技术

动力电池在使用时，由于过充、过放或者短路等原因，会导致电池内部产生高温高压气体，如果不能及时排出则会导致电池***，甚至引发严重事故。为解决上述问题，现有设计中，方形铝壳电池使用铝片上增加***纹路，使其在一定的压力作用下变形，从而在***纹路处开裂，排出气体，以达到防止电池因内部压力过大而暴裂的目的。然而，一方面，所使用的铝片为特种材质，一般采用进口材料，价格昂贵；其次，防爆阀是一次性的，并且在***后，空气会进入电池内部，存在较高的风险；再者，不易调整开启压力，并且在生产中，开启压力会因激光焊接时的高温因素而变化。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种动力电池防爆阀，结构简单，降低了制作成本，提高了使用安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池防爆阀，包括：

腔体基座，其开设有通孔；

天盖，与腔体基座连接，天盖设有一端具有开口的气室腔，且气室腔的开口朝向通孔，天盖上开设有与通孔连通的排气口；

活塞杆，滑动密封设置在通孔内并能密封阻隔通孔的两端开口，活塞杆的一端滑动设置在气室腔内并与气室腔密封连接形成第一气室；活塞杆朝向天盖滑动，能使通孔的两端的开口连通，活塞杆远离天盖滑动，能使通孔的两端的开口阻隔。

可选地，通孔上设置有第一分隔部，活塞杆上设置有第二分隔部，第一分隔部与第二分隔部配合能将通孔分隔形成安装腔和泄压腔，活塞杆滑动连接在安装腔内，泄压腔与排气口连通。

可选地，第一分隔部为设置在通孔上的台阶，第二分隔部为设置在活塞杆上的轴肩部，轴肩部能抵接在台阶上，且轴肩部在泄压腔内移动。

可选地，动力电池防爆阀的开启压力值为A，活塞杆的行程为B，气室腔的高度为C，关系为B＝1-(1/C)^(㏒₂(A*10))。

可选地，气室腔的高度C为2mm。

可选地，动力电池防爆阀还包括第一密封圈，第一密封圈设置在活塞杆和气室腔之间。

可选地，动力电池防爆阀还包括第二密封圈，第二密封圈设置在活塞杆上，密封连接在安装腔和泄压腔之间。

可选地，排气口为对称设置泄压腔与气室腔之间的环状孔。

可选地，天盖、腔体基座及活塞杆均由耐高温材质制成。

本发明的另一个目的在于提供一种动力电池，结构简单，降低了制作成本，提高了使用安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池，包括上述的动力电池防爆阀。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种动力电池防爆阀，初始时，第一气室内的压力值为大气压力；当电池内的压力大于第一气室内的大气压力时，随着电池内的气压继续升高，则开启动力电池的防爆阀，即活塞杆朝向天盖滑动，通孔内部连通，电池内的气体通过腔体基座远离天盖一端的开口进入到通孔内，最终通过排气口排至外部；随着活塞杆朝向天盖滑动，第一气室内的气压随之升高，当电池内部的气体排放完成后，电池内部的压力下降，当电池内部的压力低于第一气室内的压力时，活塞杆被第一气室内的压力推动朝向远离天盖的方向滑动，直到活塞杆阻隔通孔。天盖、活塞杆及腔体基座均采用普通材料加工制成，结构简单可靠，提高了电池的安全性，制作成本低且周期短，另外，防爆阀泄压后还可继续密封循环使用，进一步降低了使用成本。

本发明提供的一种动力电池，通过采用上述的动力电池防爆阀，降低了动力电池的制作成本，提高了动力电池的使用安全性。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式提供的动力电池防爆阀的***图；

图2是本发明的具体实施方式提供的动力电池防爆阀的轴向剖面图。

图中：

1-天盖；11-排气口；12-气室腔；

2-活塞杆；21-凸台部；22-轴肩部；23-本体部；

3-腔体基座；31-通孔；311-泄压腔；312-安装腔；313-台阶；

4-第一密封圈；

5-第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种动力电池防爆阀，如图1和图2所示，包括腔体基座3、天盖1和活塞杆2，其中，腔体基座3上开设有通孔31；天盖1连接在腔体基座3上，具体地，可以连接在腔体基座3的一端，天盖1设有一端具有开口的气室腔12，且气室腔12的开口朝向腔体基座3的通孔31，天盖1上开设有与通孔31连通的排气口11；活塞杆2滑动密封设置在通孔31内并能密封阻隔通孔31的两端开口，活塞杆2的一端滑动设置在气室腔12内并与气室腔12密封连接形成第一气室；活塞杆2朝向天盖1滑动，能使通孔31的两端的开口连通，活塞杆2远离天盖1滑动，能使通孔31的两端的开口阻隔。

可选地，活塞杆2通过密封件滑动密封设置在通孔31内，活塞杆2相对通孔31滑动时，密封件能够与通孔31和活塞杆2的其中一个至少部分相分离，以使通孔31的两端的开口连通。可选地，活塞杆2相对通孔31滑动时，密封件能够与通孔32至少部分相分离，以使通孔31的两端的开口连通。可选地，活塞杆2相对通孔31滑动时，密封件能够与通孔31相分离，以使通孔31的两端的开口连通。例如，密封件为第二密封圈5。可选地，通孔31的内侧壁环形凸设有第一分隔部，活塞杆2滑动密封设置在第一分隔部内；活塞杆2朝向天盖1滑动压缩第一气室时，密封件能脱离第一分隔部以使通孔31远离排气口11的开口与排气口11连通；活塞杆2在压缩的第一气室的作用下远离天盖1滑动时，活塞杆2与分隔部的密封件能够重新密封连接分隔部。可选地，活塞杆2远离气室腔12的端部受力大于预设力时，活塞杆2相对通孔31滑动并压缩第一气室，当活塞杆2远离气室腔12的端部受力消失时，压缩的第一气室对活塞杆2产生回复力，推动活塞杆2往远离第一气室的方向运动。在此过程中，活塞杆2位移过程中，密封件使得通孔31的两端的开口连通或者密封阻隔，进而达到连通时泄压的目的，具体为压缩第一气室时使得通孔31的两端的开口连通泄压。

初始时，第一气室内的压力值为大气压力；当电池内的压力大于第一气室内的大气压力时，随着电池内的气压继续升高，则开启动力电池的防爆阀，即活塞杆2朝向天盖1滑动，通孔31内部连通，电池内的气体通过腔体基座3远离天盖1一端的开口进入到通孔31内，最终通过排气口11排至外部；随着活塞杆2朝向天盖1滑动，第一气室内的气压随之升高，当电池内部的气体排放完成后，电池内部的压力下降，当电池内部的压力低于第一气室内的压力时，活塞杆2被第一气室内的压力推动朝向远离天盖1的方向滑动，直到活塞杆2密封阻隔通孔31。天盖1、活塞杆2及腔体基座3均采用普通材料加工制成，结构简单可靠，提高了电池的安全性，制作成本低且周期短，另外，防爆阀泄压后还可继续密封循环使用，进一步降低了使用成本。可选地，预设开启压力值为大气压。

可选地，所述通孔31上设置有第一分隔部，所述活塞杆2上设置有第二分隔部，所述第一分隔部与所述第二分隔部配合能将所述通孔31分隔形成安装腔312和泄压腔311，其中，第一分隔部和第二分隔部可以是抵接或者过盈配合连接等形式，随着活塞杆2的滑动，通过第一分隔部和第二分隔部的紧密接触实现通孔31的密封阻隔，两个接触面分开实现通孔31的连通；具体地，所述活塞杆2滑动连接在所述安装腔312内，所述泄压腔311与所述排气口11连通。需要说明的是，本实施例中，实现密封阻隔主要靠活塞杆2与通孔31滑动密封连接的密封件，例如，图示的第二密封圈5，当然密封件并不局限于密封圈的形式，第一分隔部和第二分隔部的配合主要实现对活塞杆2的限位作用，以避免活塞杆2滑动脱落。

进一步可选地，所述第一分隔部为设置在所述通孔31上的台阶313，所述第二分隔部为设置在所述活塞杆上的轴肩部22，所述轴肩部22能抵接在所述台阶313上，通过轴肩部22和台阶313配合，分隔形成了安装腔312和泄压腔311；且所述轴肩部22在所述泄压腔311内移动，当活塞杆2被第一气室内的压力推动朝向远离天盖1的方向滑动，轴肩部22和台阶313的抵接配合能起到活塞杆2的限位作用，提高了活塞杆复位精度，提高了防爆阀的使用一致性。

参照图1和图2，本实施例中，通孔31为阶梯孔，活塞杆2包括依次设置的：凸台部21、轴肩部22和本体部23，其中，轴肩部22与阶梯孔的台阶313配合，并能将通孔31分隔形成安装腔312和泄压腔311，泄压腔311与排气口11连通；凸台部21设置在轴肩部22的一端，凸台部21滑动设置在气室腔12内并与气室腔12密封连接；本体部23设置在轴肩部22的另一端，本体部23滑动设置在安装腔312内。凸台部21和气室腔12形成第一气室，气室腔12的外壁、凸台部21的外周、轴肩部22与泄压腔311形成第二气室，轴肩部22、安装腔312及本体部23形成第三气室；通过安装腔312内孔径的变化及活塞杆2的轴径变化，实现三个气室进行电池内部压力的释放，结构简单，使用方便可靠。

本实施例中，凸台部21的直径、本体部23的直径及轴肩部22的直径依次增大，通孔31为阶梯孔，泄压腔311的内径大于安装腔312的内径，轴肩部22能抵接在泄压腔311的底壁上，底壁能阻挡轴肩部22，从而使活塞杆2阻隔安装腔312更加可靠。

根据电池使用环境或者其他因素的不同，其***的开启压力值可能有所变化。传统采用铝片上***纹路的防爆阀，不易调整开启压力值，并且在生产中，开启压力值会因激光焊接时的高温因素而产生变化。本实施例中，动力电池防爆阀的开启压力值为A，活塞杆2的行程为B，气室腔12的高度为C，关系为

B＝1-(1/C)^(㏒₂(A*10))，

开启压力值、活塞杆2的行程及气室腔12的高度得出关系式，根据所需开启压力值的不同，可进行活塞杆2行程及气室腔12的高度进行设定，从而便于调整开启压力值。通常开启压力值设为大气压力，根据试验或经验值设定活塞杆2的行程B，以保证电池内部的气体得到排放，根据关系式即可得出气室腔12的高度为C，通过结合经验总结及理论计算得出防爆阀的结构尺寸，使结构更为精确，提高了电池的使用安全性。

本实施例中，天盖1远离腔体基座3的端面设置有凸起，气室腔12开设在凸起上，此时可以根据所需第一气室的容积及活塞杆2的行程B来设计凸起的尺寸，使防爆阀的通用性更强；当然在其他实施例中，天盖1远离腔体基座3的端面为平面，气室腔12设置在通孔31内，以减小天盖的体积释放装配空间；优选地，天盖1远离腔体基座3的端面为平面，气室腔12设置在通孔31内，气室腔12的高度C为2mm。

可选地，动力电池防爆阀还包括第一密封圈4，第一密封圈4设置在凸台部21和气室腔12之间，以增加第一气室的气密性，从而提高了防爆阀***的可靠性。可选地，活塞杆2的外侧壁上开设有第一环形凹槽，第一密封圈4安装在第一环形凹槽内并与气室腔12的侧壁抵接，以使活塞杆2与气室腔12通过第一密封圈4动密封。

可选地，动力电池防爆阀还包括第二密封圈5，第二密封圈5设置在本体部23和安装腔312之间，以增加泄压腔311和安装腔312之间的隔离，即第三气室的气密性，以防电池内部的溶液或气体泄漏，提高电池的使用安全性。可选地，活塞杆的外侧壁上还开设有第二环形凹槽，第二密封圈5安装在第二环形凹槽内并与通孔31的侧壁相抵接，以使活塞杆2与通孔31通过第二密封圈5动密封。

可选地，排气口11为对称设置泄压腔311与气室腔12之间的环状孔，增大排气口11的面积，增大排气量，进一步提高了使用安全性。

由于电池内部的气体产生高压后，进入动力电池防爆阀的瞬间可能会产生高温气体并从动力电池防爆阀排出，根据实验数据，一般气体温度能达到200-300°。为避免动力电池防爆阀被高温损伤，可选地，天盖1、腔体基座3及活塞杆2均由耐高温材质制成。优选地，天盖1、腔体基座3及活塞杆2均由耐高温的金属材质制成。本实施例中，天盖1及腔体基座3由铝合金制成，并通过激光焊接连接；活塞杆2可选用由铝合金、铜或钢制成。为避免受高温影响，可选地，第一密封圈4和第二密封圈5均由耐高温材质制成，优选地，第一密封圈4和第二密封圈5采用氟橡胶材质。

可选地，腔体基座3与天盖1可以一体成型，也可以分开加以连接。需要说明的是腔体基座3与天盖1不管一体成型还是分开连接，均应囊入本申请的保护范围。

本实施例还提供一种动力电池，包括上述的动力电池防爆阀，降低了动力电池的制作成本，提高了动力电池的使用安全性。可选地，动力电池防爆阀与动力电池的顶盖焊接连接，连接可靠。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池防爆阀，其特征在于，包括：

腔体基座(3)，其开设有通孔(31)；

天盖(1)，与所述腔体基座(3)连接，所述天盖(1)设有一端具有开口的气室腔(12)，且所述气室腔(12)的开口朝向所述通孔(31)，所述天盖(1)上开设有与所述通孔(31)连通的排气口(11)；

活塞杆(2)，滑动密封设置在所述通孔(31)内并能密封阻隔所述通孔(31)的两端开口，所述活塞杆(2)的一端滑动设置在所述气室腔(12)内并与所述气室腔(12)密封连接形成第一气室；所述活塞杆(2)朝向所述天盖(1)滑动，能使所述通孔(31)的两端的开口连通，所述活塞杆(2)远离所述天盖(1)滑动，能使所述通孔(31)的两端的开口阻隔。

2.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述通孔(31)上设置有第一分隔部，所述活塞杆(2)上设置有第二分隔部，所述第一分隔部与所述第二分隔部配合能将所述通孔(31)分隔形成安装腔(312)和泄压腔(311)，所述活塞杆(2)滑动连接在所述安装腔(312)内，所述泄压腔(311)与所述排气口(11)连通。

3.根据权利要求2所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述第一分隔部为设置在所述通孔(31)上的台阶(313)，所述第二分隔部为设置在所述活塞杆(2)上的轴肩部(22)，所述轴肩部(22)能抵接在所述台阶(313)上，且所述轴肩部(22)在所述泄压腔(311)内移动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述动力电池防爆阀的开启压力值为A，所述活塞杆(2)的行程为B，所述气室腔(12)的高度为C，关系为B＝1-(1/C)^(㏒₂(A*10))。

5.根据权利要求4所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述气室腔(12)的高度C为2mm。

6.根据权利要求2或3所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述动力电池防爆阀还包括第一密封圈(4)，所述第一密封圈(4)设置在所述活塞杆(2)和所述气室腔(12)之间。

7.根据权利要求2或3所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述动力电池防爆阀还包括第二密封圈(5)，所述第二密封圈(5)设置在所述活塞杆(2)上，密封连接在所述安装腔(312)和所述泄压腔(311)之间。

8.根据权利要求2或3所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述排气口(11)为对称设置所述泄压腔(311)与所述气室腔(12)之间的环状孔。

9.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池防爆阀，其特征在于，所述天盖(1)、所述腔体基座(3)及所述活塞杆(2)均由耐高温材质制成。

10.一种动力电池，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的动力电池防爆阀。

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